纳米薄膜金属化层增强铜芯片超声键合性能的原理

提出采用纳米薄膜金属化层增强铜芯片的超声键合性能。设想以非晶态纳米薄膜作为阻挡层，阻止铜原子通过晶界向键合表面扩散，防止铜氧化；以具有理想表面形貌和晶粒取向的纳米薄膜作为可焊层，增强铜芯片超声键合性能。在可焊层材料的选择上，采用与键合丝形成固溶体而不是金属间化合物的金属层，保证超声键合焊点的连接强度和可靠性。通过对纳米薄膜金属化层进行测试与表征，基于分子动力学原理计算纳米薄膜可焊层的表面能，从理论上得出纳米薄膜表面形貌、结晶状态、晶粒尺寸、结晶取向等因素对键合性能的影响规律；对键合过程界面反应和老化过程界面演变进行研究，确定纳米薄膜对界面冶金互连的作用，阐明纳米薄膜增强铜芯片超声键合性能的原理。在键合机理研究方面，采用微芯片测温传感器在线测量超声键合过程的界面温度，结合微观金属学分析方法和扩散理论，分离界面原子热扩散作用，揭示超声对界面冶金结合和原子扩散的作用机制。